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镀膜玻璃的性能分析及应用

26562011-11-29 13:22:51


1.前言
  随着国家对节能降耗的大力推广以及人们环保意识的不断增强,镀膜玻璃作为一种高性能的节能建筑材料,越来越受人们的欢迎,广泛应用到大型建筑和民用住宅上,市场前景看好。本文重点介绍镀膜玻璃的关键性能参数,供参考。
  2.技术参数
  对于阳光控制膜或Low-e膜玻璃,主要考虑三个要素:
  (1)、使用这些产品,无论是为了控制阳光获得量还是隔热,它的热学性能是至关重要的。
  (2)、建筑物的外观设计主要体现在其所能提供的色彩、均匀性和再现性上,镀膜玻璃作为装饰材料安装在建筑上,其外观颜色一定是一致的。
  (3)、镀膜玻璃作为装饰材料必须考虑其耐久性,包括耐磨性、耐酸性和耐碱性。
  2.1热学性能
热学性能是指镀膜玻璃的过滤能力或控制入射太阳光能量的能力,镀膜玻璃的热属性,即热总带取量,可用下式表示:
  热总获取量(THG)=A(阳光热获取量)+B(传导和对流) (1)

  “A”(阳光热获取量)=Sc×SHGF×阳光辐射量
  Sc—遮阳系数,是指透过玻璃的阳光热获取量与相同条件下透过3mm白玻阳光热获取量的比值,数值范围0~1之间。
  SGGF—阳光热获取因子,按美国标准,通过3mm白玻的阳光热获取量与阳光辐射量之比为0.87,即SHGF=0.87。
  “B”表示玻璃安装后在温差下传递的热量,可用U×(To-Ti)表示。
  To为室外温度,Ti为室内温度
  U值——热传导性用来衡量玻璃安装传导热的能力。
所以
  THG=A+B=Sc×0.87×阳光辐射量+U(To-Ti) (2)
  可见,玻璃节能性能优劣由Sc值和U值这两个参数就完全可以确定。
  阳光控制膜玻璃,由于U值变化较小因此SC值的大小对玻璃的节能效果影响较大,在不同的环境,如在南方炎热地区,为了使热量尽量少进入室内,维持环境舒适,降低空调费用,可选用SC低的品种;在北方寒冷地区,为了减少室内热量传出室外,保持室内温暖,降低取暧费用,可选用SC高的品种。
  Low-e镀膜玻璃具有较高的可见光透过率,较低的Sc值和U值,使用LOW-E玻璃制成的中空玻璃,对辐射、传导、对流这三种方式的热传递具有很强的阻隔作用,是性能良好的节能玻璃,普通透明玻璃6mm+12A+6mm中空玻璃 U值为2.7 W/m2.K 。而LOW-E镀膜中空玻璃的U值为1.3~1.8W/m2.K,节能保温效果明显。
  在北方严寒地区,如选用阳光膜玻璃,节能效果并不明显,U值对热学性能影响较大,适宜采用高透型的Low-e中空玻璃。高透型Low-E玻璃,遮阳系数Sc≥0.5,对透过的太阳能衰减较少。这对以采暖为主的北方地区极为适用,冬季太阳能波段的辐射可透过这种Low-E玻璃进入室内,经室内物体吸收后变为Low-E玻璃不能透过的远红外热辐射,并与室内暖气发出的热辐射共同被限制在室内,从而节省暖气的费用。
  在南方炎热地区和夏热冬冷地区,为达到最佳的节能要求,可选用有遮阳效果的遮阳型Low-e中空玻璃。遮阳型Low-E玻璃,遮阳系数Sc<0.5,对透过的太阳能衰减较多。这对以空调致冷的南方地区极为适用,夏季可最大限度地限制太阳能进入室内,并阻挡来自室外的远红外热辐射,从而节省空调的使用费用。
  表1 为几种中空玻璃的热学性能参数

  说明:6C表示6mm透明玻璃,SSG-30 、GEAB180、GEAB150分别是格兰特公司热反射玻璃和Low-E玻璃型号。传热系数是美国ASHRAE标准条件下的数值。

  分析表明:在同等透光率下,遮阳型Low-E玻璃具有更低的遮阳系数Sc,这意味着它在限制太阳热辐射的同时,并不会过多阻挡可见光的透过,通俗地说,它将阳光中的热量过滤掉了。热反射镀膜玻璃获得低遮阳系数Sc的代价是,损失可见光的透过,这会极大地影响室内的自然采光。
  通过评估不同玻璃的热学性能,就能为你选择最合适的品种。我公司拥有一套软件,使用Window4.1程序,可根据不同的气候条件以及客户的需求,模拟分析计算相应的热学性能参数,为用户提供最佳配置的产品。
  2.2颜色均匀性
  颜色外观和反射强度有关,可用HunterL,a,b标准表示。
  “L”表示光强度,“a”和“b”数值是与之正交的一个颜色平面。“a”
  为红—绿颜色当量,“b”为黄—兰颜色当量,如图1所示。

  其中L1、a1、b1为玻璃颜色的中心参照值,L2、a2、b2为同一批玻璃的颜色参数。
  对于阳光膜玻璃,玻璃表面的反射色差ΔE不应大于3CIELAB色差单位,对于Low-e膜玻璃,玻璃表面的反射色差ΔE不应大于2.5CIELAB色差单位,这也是镀膜玻璃的颜色控制标准。我公司采用国外先进的设备和磁控溅射工艺,颜色控制标准阳光膜可达到ΔE≤2CIELAB,Low-e膜可达到ΔE≤1.5CIEAB,颜色丰富,均匀性好。通过测量系统得到相应的数值来表示颜色和强度,可以使不同的产品在外观上可以定量地进行比较。
  阳光膜玻璃的反射率越高,即L值越高,说明其对太阳能的控制越强,但玻璃的透过率会随着反射率的升高而降低,影响采光效果,太高的反射率也可能出现光污染问题。一些大城市如上海、广州等已明确规定限制使用反射率高的阳光膜玻璃。
  Low-E玻璃对太阳光中可见光有较高的透过率,可达到80%以上,反射率则很低,一般在10%以下,即使是遮阳型Low-E玻璃,可见光的透过率也达到36%以上,这使其与阳光膜相比,光学性能大为改观,从室外看,外观更透明、清晰,既保证了建筑的良好采光,又避免了以往大面积幕墙反射造成的光污染现象,营造出更为柔和、舒适的环境。
  因Low-E玻璃具有绿色、环保的特点,其节能优点正得到大家的认可,未来几年在我国一定会得到日益广泛的应用。
  2.3耐久性
对于用户来说,镀膜玻璃的耐久性也是项重要的技术参数,耐久性包括耐磨性、耐酸性和耐碱性。
  2.3.1耐磨性
对阳光膜一般采用Taber研磨测试法来判断玻璃耐磨性好坏。以镀膜面为磨损面,将玻璃样片在研磨机上研磨200转,通过比较研磨前后透光率的变化来度量膜层的磨损程度,可见光透射比平均值差值的绝对值小于4%为合格。Taber研磨测试是一种很好的日常质量控制手段,它能很快发现镀膜玻璃的缺陷。如果玻璃是过期、沾染的或者清洗不干净的,膜层的附着力就会降低,Taber研磨测试就会发现耐磨不合格。
  对LOW—E膜,最简单有效的方法就是测试玻璃的抗冲洗能力,如果Low-e玻璃经中空玻璃清洗机反复冲洗后,不出现刮痕,说明其后续加工能力强,玻璃的耐磨性也是可以接受的。由于Low-e膜层较软,膜层结合力较差,其中有一层银膜暴露在空气中,容易被氧化而失效,因此不能作单片使用,必须合成中空玻璃才能使用。
  2.3.2耐酸性
  耐酸性一般用浸渍方法测试,将玻璃样品浸渍在23±20C1 mol/L浓度的盐酸溶液中,浸泡24小时后取出样品,通过比较浸渍前后可见光透射比差值的绝对值来判定耐酸性的好坏,绝对值小于4%为合格。
  2.3.3耐碱性
  耐碱性一般用浸渍方法测试,将玻璃样品浸渍在23±20C1 mol/L浓度的氢氧化钠溶液中,浸泡24小时后取出样品,通过比较浸渍前后可见光透射比差值的绝对值来判定耐碱性的好坏,绝对值小于4%为合格。

  根据这些测试结果,跟一些已使用了10~20年的镀膜玻璃的历史数据作比较,也可以得到镀膜玻璃现场寿命的有关结论。
  3、结语
  通过了解镀膜玻璃的性能参数,根据不同的气候环境,不同的使用场合,人们都可以选用不同的镀膜玻璃的品种来满足建筑装饰的需求。我国是一个能源匮乏的国家,建筑节能势在必行,随着社会经济发展,为实现国家“十一五”的节能目标,具有环保节能的Low-e中空玻璃将成为公共建筑和民用住宅的首选产品和主流产品。